用于将电池电压模块化的结构及其主动均衡的制作方法_2

文档序号:8436086阅读:来源:国知局
[0050] 电力网络5还进一步包括控制装置57,该控制装置适用于对所述连接装置52加W 控制,W便通过选择来使每个合成电池单元1〇、20、30的电池单元11、12、21、22、31、32W并 联或串联方式相连接。
[0051] 优选地,该些合成电池单元10、20、30全部是完全相同的。
[0052] 诸如在附图中所展现的,该些合成电池单元中的每个合成电池单元恰好包括两个 电池单元。
[0053] 在图1中,已经展现了连接装置52的优选实施例。
[0054] 如果在此图1中考虑第一合成电池单元10,观察到的是其包括经由一个电导体53 连接到正极端子2上的一个输入点S1W及通过一个电线51连接到第二合成电池单元20 上的一个输出点S2。
[00巧]在该一合成电池单元10中提供的、用于通过选择来使得两个电池单元11、12W并 联或串联方式相连接的该个连接装置52于是包括:
[0056] --个第一支路54,该第一支路包括用于对应地将电池单元11的两个端子连接到 输入点S1和输出点S2上的多个电导体(诸如电线或印刷电路迹线)、W及连接在电池单元 11和输出点S2之间的一个断路器开关102,
[0057] --个第二支路55,该第二支路包括用于对应地将电池单元12的两个端子连接到 输入点S1和输出点S2上与第一电池单元11并联的多个电导体、W及连接在输入点S1和 电池单元12之间的一个断路器开关101,
[0058] --个第S支路56,该第S支路包括用于将位于电池单元11和输出点S2之间的 点S3连接到位于输入点S1与电池单元12之间的点S4上的多个电导体、并且包括一个断 路器开关103。
[0059] 能够例如具有M0SFET类型的该S个断路器开关101、102、103中的每个断路器开 关因此在启用状态和禁用状态之间是可控的。
[0060] 控制装置57于是被设计成用于对该组合成电池单元10、20、30的该些断路器开关 101、102、103 加W控制。
[0061] 该些控制装置更确切地被设计成用于将每个合成电池单元10、20、30的前两个断 路器开关1〇1、1〇2控制在同一状态上(或者都启用、或者都禁用)、将第=断路器开关103 控制在相反的状态上、并且任选地允许改变为"在线"状态,也就是说,允许何时电流通过该 个电池。
[0062]该些控制装置在此由微控制器57形成,该微控制器包括一个微处理器(CPU)、一 个随机存取存储器(RAM)、一个只读存储器(ROM)、多个模数转换器W及各种输入输出接 P。
[0063] 该些输入接口允许微控制器57获取与电动机、充电器和牵引用电池1的该些电池 单元有关的数据,其目的是将其存储在随机存取存储器中。
[0064] 该些输入接口为此目的在此连接到用于获取操作参数的装置上,具体是连接到用 于获取电动机的转速《的值的装置上、连接到用于获取充电器可W汲取的最大强度Imay的 装置上、连接到用于获取跨牵引用电池1的每个电池单元的端子的单独电压Uj.的装置上、 W及连接到用于获取由牵引用电池1汲取或接收的总强度Ibw的装置上。优选地,用于获 取操作参数的装置包括至少一个用于获取充电器可W汲取的最大强度的装置或者一个用 于获取电动机的瞬时转速的装置。
[0065] 处理器就其本身而言能够执行存储在只读存储器内的各种程序。
[0066] 其具体地适用于执行用于根据跨每个电池单元11、12、21、22、31、32的端子的单 独电压Uj.且根据强度Ibat来计算该电池单元的单独容量Qj的程序。
[0067] 该程序将能够例如基于卡尔曼过滤器类型的软件传感器算法。
[0068] 微控制器57的只读存储器进一步存储了两个数据库索引。
[0069] 第一索引包括多条记录,每条记录将电动机的转速《的范围和电流的范围与最 佳电压相关联,当到达该最佳电压时,该最佳电压确保了电动机在该些转速时的最佳效 率。
[0070] 第二索引包括多条记录,每条记录将充电器可W汲取的最大强度Uc的范围W及 硬件限制与最佳电压相关联,当到达该最佳电压时,该最佳电压确保牵引用电池1的最 佳充电效率。
[0071] 微控制器57的该些输出接口就其部分而言连接断路器开关101、102、103,W便将 其控制为启用状态或禁用状态。
[0072] 微控制器57于是适用于对每个合成电池单元10、20、30的断路器开关101、102、 103加W控制,W便将该合成电池单元的该些电池单元W并联或串联方式相连接。
[0073] 如图2中的第一合成电池单元10所示,微控制器57因此可W将断路器开关101、 102控制为禁用状态并且将断路器开关103控制为启用状态,其方式为使得该两个电池单 元11、12串联连接。
[0074] 于是,跨合成电池单元10的端子的总电压Ui。将等于跨该两个电池单元11、12的 端子的单独电压Uii、Ui2之和。
[00巧]合成电池单元10的总容量Qi。将就其本身而言等于该两个电池单元11、12的单独 容量Qi1、Qi2中的最小容量。
[0076] 如图2中的第二合成电池单元20所示,微控制器57可W在其他情况下将断路器 开关201、202控制为启用状态并且将断路器开关203控制为禁用状态,其方式为使得该两 个电池单元21、22并联连接。
[0077] 于是,跨合成电池单元20的端子的总体电压&。将等于跨该两个电池单元21、22 的端子的单独电压
[0078] 合成电池单元20的总容量〇2。将就其本身而言等于该两个电池单元21、22的单独 容量〇21、〇22之和。
[0079] 微控制器57于是被编程为将跨牵引用电池1的端子的电压Ubw维持为等于最佳 电压Uwt,W便针对电动机或充电器确保最佳效率。
[0080] 该微控制器还被编程为将该些不同电池单元的电量状态维持在相同的水平,从而 避免该些电池单元之间的、将会对牵引用电池1的寿命和车辆在充电间的里程有害的任何 不平衡。
[0081] 为此目的,微控制器57实现W下方法。
[0082] 在第一步骤期间,微控制器57获取牵引用电池1必须跨其端子呈现的最佳电压 U〇pt。
[0083] 相应地,该微控制器确定牵引用电池1是否是正在为电动机供应电流还是牵引用 电池是否正在充电。
[0084] 如果牵引用电池1正在为电动机供电,则微控制器57获取电动机的转速《和电 流,并且微控制器然后在第一索引中捜索其速度范围和电流范围与所获取的电动机的转速 ?和电流相对应的一条记录,并且最终微控制器从该条记录读取相关联的最佳电压Uwt。 [00财相比之下,如果牵引用电池1正在充电,则微控制器57获取充电器可W汲取的最 大强度Imay,并且然后微控制器在第二索引中捜索其强度范围与所获取的最大强度Imay相对 应的一条记录,并且最终微控制器从该条记录读取相关联的最佳电压Uwt。
[0086] 在第二步骤期间,微控制器57确定牵引用电池1的每个电池单元11、12、21、22、 31、32的单独电量状态。
[0087] 相应地,微控制器首先获取跨每个电池单元11、12、21、22、31、32的端子的单独电 压叫切及总强度Ibw。
[0088] 借由为此目的在微控制器的只读存储器中存储的程序,微控制器57从其推断出 对牵引用电池1的该些电池单元11、12、21、22、31、32的单独电量状态的一个良好近似。
[0089] 在第S步骤期间,微控制器57确定为使得跨牵引用电池1的端子的电压Ubat基本 上等于最佳电压Uwt,其中的电池单元必须W串联方式相连接的合成电池的数量k。
[0090] 微控制器57是根据所获取的最佳电压Uwt和单独电压Uj来实施该种计算的。
[0091] 在第四步骤期间,微控制器57W优选的方式选择出该k个有待连接成串联方式的 合成电池。
[0092] 在对蓄电池充电的情况下,该k个合成电池单元是其电池单元呈现最低单独电量 状态的电池单元。
[0093] 在将蓄电池放电的情况下,该k个合成电池单元是其电池单元呈现最大单独电量 状态的电池单元。
[0094] 接下来,微控制器对该k个合成电池单元的断路器开关加W控制W便将它们的电 池单元W串联方式相连接,其余的合成电池
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